自由浮动空间柔性机械臂轨迹跟踪与振动抑制

摘要

针对带有效载荷的3连杆全柔性空间机械臂，讨论了对有效载荷运动轨迹跟踪的快速终端滑模控制和连杆柔性振动主动控制问题。基于假设模态法、拉格朗日法和系统动量守恒对柔性连杆进行近似描述，忽略高阶弹性振动模态,推导了一种自由浮动空间柔性机械臂操作刚性有效载荷的动力学模型。在此基础上，采用奇异摄动法将系统模型分解为慢变和快变2个子系统，对二者分别采用快速终端滑模变结构控制和非线性PD(proportional derivative)控制，由此得到的组合控制使得系统精确跟踪有效载荷的期望轨迹，同时抑制了柔性连杆的弹性振动。数值仿真验证了方法的有效性。